本发明专利技术公开了一种非热电弧等离子体热解煤制合成气装置，包括非热电弧等离子体反应器及给等离子体反应器供电的高压电源；非热电弧等离子体反应器主要包括石英容器、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、尖端石墨电极、平底石墨电极、陶瓷坩埚；将煤破碎后装入等离子体反应器中，通入载气，启动高压电源，等离子体反应器开始工作；高电压将电极之间的载气击穿电离，形成非热电弧等离子体，处于等离子体区域中的煤，在高能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，会发生热解反应，生成固体碳渣和富氢合成气。本发明专利技术可以根据实际要求完成煤制合成气过程，具有原料适应性广，投资费用低的特点，可用于化工合成气，民用、工业炉窑、发电燃料气生产。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种非热电弧等离子体热解煤制合成气装置，包括非热电弧等离子体反应器及给等离子体反应器供电的高压电源；非热电弧等离子体反应器主要包括石英容器、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、尖端石墨电极、平底石墨电极、陶瓷坩埚；将煤破碎后装入等离子体反应器中，通入载气，启动高压电源，等离子体反应器开始工作；高电压将电极之间的载气击穿电离，形成非热电弧等离子体，处于等离子体区域中的煤，在高能电子、自由基活性物质以及电场的作用下，会发生热解反应，生成固体碳渣和富氢合成气。本专利技术可以根据实际要求完成煤制合成气过程，具有原料适应性广，投资费用低的特点，可用于化工合成气，民用、工业炉窑、发电燃料气生产。【专利说明】一种非热电弧等离子体热解煤制合成气装置
本专利技术涉及煤制气技术，特别是一种非热电弧等离子体热解煤制合成气装置。
技术介绍
能源的需求和环境改善是两大主要问题，能源产生过程引起的环境危害是我国环 境核心问题之一。中国一次能源以煤为主的格局在相当长时期内不会改变，煤的低效利用 既造成了原料浪费又引起了环境二次污染，开发适合我国国情的洁净煤技术已势在必行。 等离子体热解煤制气是一项低碳、低资源消耗、流程短的洁净煤技术，目前主要采用的高温 电弧等离子体装置，装置投资大、运行与维护成本偏高。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种非热电弧等离子体热解煤制合成气装置。与传 统高温等离子体热解和气化相比，非热电弧等离子体热解煤具有许多独特的优势，如投资 小，运行与维护成本低，升温速率快，可在无氧纯热解的情况下将煤裂解为高品质合成气。 本专利技术为达到以上目的，是通过以下的技术方案来实现的：提供一种非热电弧等 离子体热解煤制合成气装置，包括非热电弧等离子体反应器及给等离子体反应器供电的高 压电源；非热电弧等离子体反应器包括石英容器、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、 不锈钢支架、尖端石墨电极、平底石墨电极、上铜密封圈、下铜密封圈、陶瓷坩埚、进气通道、 出气通道；尖端石墨电极和平底石墨电极通过高压电线与高压电源相连接，尖端石墨电极 和平底石墨电极同轴置于石英容器内，石英容器通过上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法 兰和不锈钢支架联合固定，平底石墨电极分别通过固定在上聚四氟乙烯法兰上的上铜密封 圈固定，尖端石墨电极通过固定在下聚四氟乙烯法兰上的下铜密封圈固定；进气通道与上 聚四氟乙烯法兰连接，出气通道与下聚四氟乙烯法兰相连接；底部开口的陶瓷坩埚放置在 尖端石墨电极和平底石墨电极之间，用于装载煤，在装置工作时，陶瓷坩埚内的煤将完全暴 露在非热电弧等离子体区域中。 本专利技术所述的非热电弧等离子体热解煤制合成气装置的工作原理是：将煤破碎后 装入非热电弧等离子体反应器的陶瓷坩埚中，通过进气通道通入氮气或氩气载气，启动与 尖端石墨电极和平底石墨电极相连的高压电源，等离子体反应器开始工作；施加的高电压 将电极之间的载气击穿电离，形成非热电弧等离子体，处于等离子体区域中的煤，在高能电 子、自由基等活性物质以及电场的作用下，会发生热解反应，生成固体碳渣和富氢合成气， 富氢合成气由出气通道排出；经数分钟的操作之后，陶瓷坩埚内的煤被处理完全，断开电 源，停止通入载气，待等离子体反应器冷却后取出陶瓷坩埚，收集固体碳渣。 尖端石墨电极和平底石墨电极间隔要合理选择，过大的电极间隔会导致电压不足 以击穿电极间的载气，从而无法形成非热电弧等离子体。另外，由于施加在两极上的电压很 高，因此反应器在工作时，要特别注意不要碰触电极，以免触电危险。此外，放入陶瓷坩埚 内的煤不应压实，要保持良好的气体通路，否则电极无法直接与载气接触，通电时无法形成 非热电弧等离子体。还需要注意的是，反应器停止工作后不要立刻拆卸反应器、拿取陶瓷坩 埚，因为反应器工作时放出大量的热，刚停止工作时，石墨电极、石英容器、陶瓷坩埚等部分 温度很高，直接碰触易造成烫伤。 本专利技术可以根据实际要求完成煤制合成气过程，简单、低成本、高效的生产高品质 富氢合成气，提升了产气中氢气含量。具有原料适应性广，投资费用低的特点，可用于化工 合成气，民用、工业炉窖、发电燃料气生产。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图。 图1中：1非热电弧等离子体反应器，2高压电源，3石英容器，4上聚四氟乙烯法 兰，5下聚四氟乙烯法兰，6不锈钢支架，7尖端石墨电极，8平底石墨电极，9上铜密封圈，10 下铜密封圈，11陶瓷坩埚，12非热电弧等离子体，13生活垃圾，14进气通道，15出气通道。 【具体实施方式】 实施例 如附图1所示，本专利技术包括非热电弧等离子体反应器1及给等离子体反应器供电 的高压电源2 ;非热电弧等离子体反应器包括石英容器3、上聚四氟乙烯法兰4、下聚四氟乙 稀法兰5、不锈钢支架6、尖端石墨电极7、平底石墨电极8、上铜密封圈9、下铜密封圈10、 陶瓷坩埚11、非热电弧等离子体12、生活垃圾13、进气通道14、出气通道15 ;尖端石墨电极 (Φ20ι?πι)和平底石墨电极（Φ20ι?πι)通过高压电线与高压电源（10kV/200mA)相连接，尖端 石墨电极和平底石墨电极同轴置于石英容器（采用石英玻璃管，长500mm，内径40mm)内，电 极间隔固定保持在16mm，石英容器通过上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰和不锈钢支 架联合固定，平底石墨电极分别通过固定在上聚四氟乙烯法兰上的上铜密封圈固定，尖端 石墨电极通过固定在下聚四氟乙烯法兰上的下铜密封圈固定；进气通道与上聚四氟乙烯法 兰连接，出气通道与下聚四氟乙烯法兰相连接；底部开口孔径IOmm的陶瓷坩埚放置在尖端 石墨电极和平底石墨电极之间。 选取褐煤作为煤代表物，将褐煤破碎成2-5mm颗粒后装入非热电弧等离子体反应 器的陶瓷坩埚中，通过进气通道通入2-8L/min氩气载气，启动与尖端石墨电极和平底石墨 电极相连的高压电源，等离子体反应器开始工作；施加的高电压将电极之间的载气击穿电 离，形成非热电弧等离子体，处于等离子体区域中的煤颗粒，在高能电子、自由基等活性物 质以及电场的作用下，会发生热解反应，生成固体碳渣和富氢合成气，富氢合成气由出气通 道排出；经数分钟的操作之后，陶瓷坩埚内的褐煤被处理完全，断开电源，停止通入载气，待 等离子体反应器冷却后取出陶瓷坩埚，收集固体碳渣。实验中，褐煤为I. lg，为保证所有物 料参与反应，实验过程中物料的停留时间为6min。实验结果如表1。增大等离子体功率有 利于提高非热电弧等离子体热解褐煤的气体产率和加快反应速率。 表1不同输入等离子体功率褐煤热解实验结果 【权利要求】1. 一种非热电弧等离子体热解煤制合成气装置，其特征是包括：非热电弧等离子体反 应器及给等离子体反应器供电的高压电源；非热电弧等离子体反应器包括石英容器、上聚 四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、不锈钢支架、尖端石墨电极、平底石墨电极、上铜密封 圈、下铜密封圈、陶瓷坩埚、进气通道、出气通道；尖端石墨电极和平底石墨电极通过高压电 线与高压电源相连接，尖端石墨电极和平底石墨电极同轴置于石英容器内，石英容器通过 上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰和不锈钢本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非热电弧等离子体热解煤制合成气装置，其特征是包括：非热电弧等离子体反应器及给等离子体反应器供电的高压电源；非热电弧等离子体反应器包括石英容器、上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰、不锈钢支架、尖端石墨电极、平底石墨电极、上铜密封圈、下铜密封圈、陶瓷坩埚、进气通道、出气通道；尖端石墨电极和平底石墨电极通过高压电线与高压电源相连接，尖端石墨电极和平底石墨电极同轴置于石英容器内，石英容器通过上聚四氟乙烯法兰、下聚四氟乙烯法兰和不锈钢支架联合固定，平底石墨电极分别通过固定在上聚四氟乙烯法兰上的上铜密封圈固定，尖端石墨电极通过固定在下聚四氟乙烯法兰上的下铜密封圈固定；进气通道与上聚四氟乙烯法兰连接，出气通道与下聚四氟乙烯法兰相连接；底部开口的陶瓷坩埚放置在尖端石墨电极和平底石墨电极之间，用于装载煤，在装置工作时，陶瓷坩埚内的煤将完全暴露在非热电弧等离子体区域中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜长明，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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